Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Линейные однородные системы дифференциальных уравнений




Система дифференциальных уравнений

Существуют два основных типа систем дифференциальных уравнений:

– Линейные однородные системы дифференциальных уравнений

– Линейные неоднородные системы дифференциальных уравнений

И два основных способа решения системы дифференциальных уравнений:

– Метод исключения. Суть метода состоит в том, что в ходе решения система ДУ сводится к одному дифференциальному уравнению.

– С помощью характеристического уравнения (так называемый метод Эйлера).

где - искомые функции от t; - постоянные числа;

- заданные функции, называется системой линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами второго порядка.

Такую систему методом исключения можно привести к одному линейному урав-нению не выше второго порядка.

 

 

Линейные однородные системы дифференциальных уравнений

Простейшая однородная система дифференциальных уравнений имеет следующий вид: , где – это числа (числовые коэффициенты). Самые обычные числа. В частности, один, несколько или даже все коэффициенты могут быть нулевыми, но такое встречается редко, поэтому числа чаще всего не равны нулю.

и – это неизвестные функции. В качестве независимой переменной выступает переменная – это «как бы икс в обычном дифференциальном уравнении».

и – первые производные неизвестных функций и соответственно.

Решить систему дифференциальных уравнений это значит, найти такие функции и , которые удовлетворяют и первому и второму уравнению системы. Как видите, принцип очень похож на обычные системы линейных уравнений. Только там корнями являются числа, а здесь – функции.

Найденный ответ записывают в виде общего решения системы дифференциальных уравнений: Для системы ДУ можно решить задачу Коши, то есть, найти частное решение системы, удовлетворяющее заданным начальным условиям. Частное решение системы тоже записывают с фигурными скобками.

Более компактно систему можно переписать так: . Но в ходу традиционно более распространен вариант решения с производными, расписанными в дифференциалах, поэтому

и – производные первого порядка; и – производные второго порядка.

 

 

Решение системы методом исключения. Суть метода – свести систему к одному дифференциальному уравнению.

Для этого надо взять первое или второе уравнение системы и выражаем из него x или y:

2)Дифференцировать по t обе части (правую и левую) полученного уравнения

Продифференцировав подставим (x и ) или (y и ) в первое уравнение системы.

Далее провести максимальные упрощения: Получится однородное или неоднородное ДУ.

Если однородное, то составим и решим характеристическое уравнение:

4)Идём за функцией или , для этого берём уже найденную функцию или , и находим её производную. Дифференцируем по :

Подставим или и x’(t) или y’(t) в уравнение, которое выражали в самом начале через x или y.

5)Обе функции найдены, запишем общее решение системы:

6) Найдем частное решение, соответствующее начальным условиям, если они присутствовали в условии.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 603 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Наука — это организованные знания, мудрость — это организованная жизнь. © Иммануил Кант
==> читать все изречения...

2282 - | 2079 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.159 с.